CN1213587A - 制造高铝含量铁素体不锈钢箔的方法 - Google Patents
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Abstract
制造特别可用于汽车排气管中催化剂载体的高铝含量铁素体不锈钢箔的方法,其特征在于将成分如下的铁素体不锈钢板：0.005%< C< 0.060%；10%< Cr< 23%;0.1%< Al< 3%；0.003%< N< 0.030%;0.1%< Mn< 2%;0.1%< Si< 2%;和比例在0.03—0.15%之间的稀土元素,铺在两铝板之间,以使获得叠层板。
Description
本发明涉及制造特别可用于汽车排气管中催化剂载体的高铝含量铁素体的不锈钢箔的方法。
在制造安装在汽车排气管线中的催化净化器时，使用两类材料生产催化剂化合物的机械载体：陶瓷或金属。金属选择集中在其成分中含铬和铝的铁基合金上。
该合金必须在700-1200℃之间的温度范围的氧化期间形成氧化铝。另外，该箔必须含足够的铝，以使在整个催化剂载体在热态的使用期间形成氧化铝。
已知在炼钢厂铸造直接生产的一种Fe-20％Cr-5％Al类型的合金。由这种合金生产的钢板的变形在冷轧时出现一些问题，特别是因为其脆性出现问题。另外，在钢成分中使铝含量超过大于5.5％是困难的，因为所获得的钢带脆性增加。
还已知将铝和不锈钢板共轧的一种方法，其中将不锈钢带每侧用两铝板冷铺，轧制所获得的叠层板，然后将叠层板退火，以使铝扩散到钢带中。
本发明的目的是提供制造特别可用于汽车排气管中催化剂载体的高铝含量铁素体不锈钢箔的方法，该方法保证该箔具有高的铝含量，并保证表面光洁度有助于其在催化型排气管线中使用。
本发明的目的是一种方法，按此方法将铁素体不锈钢带每个侧面用两铝板冷铺，将获得的叠层板轧制，并将其退火，以使铝扩散，其特征在于使成分如下的热轧和冷轧至小于或等于1.5mm厚度的铁素体不锈钢板：
0.005％＜C＜0.060％
10％＜Cr＜23％
0.1％＜Al＜3％
0.003％＜N＜0.030％
0.1％＜Mn＜2％
0.1％＜Si＜2％
比例在0.03％和0.15％之间的稀土元素，
经受：
在600-1200℃之间温度下的软化退火处理，
将其铺在两块铝板之间，铝板厚度之和在钢带厚度的0.05-0.32倍之间，以获得叠层板，
将该叠层板轧到0.05-0.25mm之间的厚度，以形成箔，
在露点低于-30℃的控制氢气氛中对箔进行静态扩散退火处理，和
用大于20％的总压缩比终轧此箔，从而保证最终粗糙度Ra小于0.25μm。
本发明的其它特征是：
该方法还包括在600-1200℃之间温度的连续最终软化退火处理，
铝和氮含量满足下述关系：Al％＞2×(N％)+0.030，
元素钛、锆和铌含量之和满足下述关系：
Ti％+(Zr％+Nb％)×(48/93)＜0.050％，
在该钢板的带材的钢成分中包含15-19％的铬，
该钢的成分还包含小于1％的铜，
该钢的成分还包含小于1％的镍，
该钢的成分还包含小于0.5％的钼，
在该钢板的带材的钢成分中包含0.1-0.5％的铝，
在800-1000℃之间的温度范围内进行连续最终软化退火。
本发明还涉及用此方法获得的具有高铝含量的铁素体不锈钢，它特别可用于汽车排气管中催化剂载体，该钢的特征在于其成分中包含4.5-10％的铝和粗糙度小于0.25μm，更好小于0.1μm的表面光洁度。
本发明还涉及用此工艺获得的具有高铝含量的铁素体光锈钢窄带，它特别可用于电阻器领域。该窄带的特征在于使其具有大于1.4μΩ·m的电阻率。
均以非限制性举例方式作出的以下陈述和附图将使本发明得以清楚的理解。
图1是显示当该钢成分中不含定义比例的铝时的，在叠层板的钢铝界面上形成氮化铝的照片。
图2是显示当经受作为热态使用时间函数的热应力时本发明钢箔A和钢厂生产的20％Cr-5％Al类型的钢箔B使用中的延伸特性。
图3显示在热态使用期间本发明钢箔A和钢厂生产的20％Cr- 5％Al类型钢箔B的铝含量的变化。
图4显示本发明箔的延伸特性和扩散退火后不进行轧制的粗制箔的延伸特性。
本发明方法涉及制造可特别用于汽车排汽口催化剂载体的，具有高铝含量的铁素体不锈钢箔，其中该轧后的不锈钢带厚度小于或等于0.5mm，该不锈钢带成分如下：
0.005％＜C＜0.060％
10％＜Cr＜23％
0.1％＜Al＜3％
0.003％＜N＜0.030％
0.1％＜Mn＜2％
0.1％＜Si＜2％
比例在0.03-0.15％之间的稀土元素，为了获得叠层板在钢带每侧铺上铝板。两铝板厚度之和在钢带厚度的0.05-0.32倍之间。
为了获得箔，将所得的叠层板轧制，然后将此箔退火，从而使铝扩散，该扩散退火是在露点-30℃以下的受控氢气氛中的静态退火处理。
用来铺铝板的不锈钢板是不含元素Ti、Zr或Nb类型的不锈钢。按照本发明，该基体钢板带材的铬含量小于23％，铝量在0.1-3％之间，而更好是铬含量在15-19％之间。在这种形式下，该钢板带材的变形比含约20％或更多铬的钢板的变形大大改进。这是因为不含Ti、Zr或Nb类型稳定剂和Cr含量大于约19％的钢带变形困难，因为在该钢带的钢中碳氮化铬引起脆化。
所得的箔的铝含量在4.5-10％之间。这对应于该钢板带材中这样的铝浓度：该浓度大于在炼钢厂中通过铸钢直接生产方法可获得的铝浓度。
已注意到Ti、Zr或Nb类型稳定元素的存在，当该箔用作催化剂载体时对该箔的性能是有害的，特别是在经受延伸和氧化范围度量的热应力时，在使用状态范围内是有害的。
同样，如钼的合金元素例如与氧形成在约1000℃温度下挥发的MoO3类型的氧化物。这损害该箔表面上氧化物层的粘附性。为此，在钢成分中含的钼含量有意限制到小于0.5％。
但是，在钢成分中存在至少0.1％的铝允许金属形式的稀土添加到钢水中，而不过分形成稀土氧化物。
此外，在扩散退火操作之前或期间铝捕获钢带钢中含的氮。这是因为已注意到，在钢板其成分中不含铝的情况下，所述钢中的氮朝叠层板界面扩散，在那里它与铝企图扩散到钢中的钢板的铝结合。在该界面，它形成是脆化源的氮化铝层，如图1中照片说明的。
当该钢板带材钢其成分中含铝含量在本发明范围内时，钢中的氮由所述钢中的铝以细小沉淀的形式，均匀的方式固定并完全防止氮扩散到界面。
按照本发明，该钢板带材钢的铝和氮含量满足如下关系：Al％＞2×(N％)+0.30。
使用含铝的不锈钢板带材便于铝从铺的板中扩散。因为钢板钢中存在铝，扩散后铝含量在箔的中心和界面之间更均匀。铝在箔中的保存增加。
由于氮的存在引起在箔中形成对所述箔的机械性能有害的氮化铝，所以在扩散炉中需要控制的氢气氛。露点-30℃以下的氢气氛促进形成没有氧化的金属并使箔的轧制成为可能。
需要静态的扩散退火在一个罩下进行，因为温度保持时间必须足够长，特别是这在箔的内部中心部分引起慢冷和在475℃引起所述箔的脆性。
在扩散退火期间，箔的粗糙度Ra增加到约1微米的值。
按照本发明，该箔进行保证最终粗糙度Ra小于0.25μm，更好小于或等于0.1μm的精轧，该精轧后更好进行连续的最终退火处理。
当在催化净化器中使用时对性能有利的光滑表面成品由扩散退火后的箔的冷轧来获得，该冷轧压缩度大于20％，对于最后两道轧制使用抛光轧机轧辊。
在700-1200℃之间，更好在800-1000℃之间进行的最终退火是一种连续退火处理，然后以大于25℃/秒的冷却速度快冷。该退火使消除在扩散退火期间产生的金属脆性成为可能。
按照本发明方法获得的箔的成品使在精轧的最后道次期间光滑并具有合适的粗糙度，较好小于0.1μm，使获得良好的使用时的延伸特性和便于钎焊操作的成品成为可能。在轧制期间事实上在表面上出现了无氧化金属。
在本发明的一个举例说明的实施方案中，钢板带材成分中含有(重量％)：
C=0.045％
Cr=16.36％
Al=0.18％
N=0.02％
Mn=0.48％
Si=0.47％
S=0.0006％
P=0.027％
Mo=0.016％
Ni=0.16％
Cu=0.110％
Ti+Zr+Nb=0.001％并满足关系：Ti％+(Zr％+Nb％)×(48/93)＜0.050％，和比例在0.035％的稀土元素，Ce和La，将该钢板带材热轧和冷轧到厚度0.5mm。软化退火后，给不锈钢板铺上两厚度50μm材料级质量的铝板，然后再轧到厚度0.2mm。然后将获得的箔在900℃在露点-30℃以下的纯氢气氛中在密封箱中扩散退火处理15小时。
下面，用75％的压下度将箔轧制到最终厚度50μm，和粗糙度为最终Ra为0.08μm的表面光洁度。该轧制接着在950℃在氢气氛中移动着地连续最终退火操作40秒钟。在所述方法中的各种操作使可能获得图2所示延伸温度下试验的箔。
本发明箔具有当其受到使用时作为热态使用时间函数的热应力时图2中曲线A所示的延伸特性，与在炼钢厂生产的20％Cr-5％Al类型钢的参照箔的并由曲线B所示的延伸特性相比有显著地改善。
图3显示在热态使用期间，本发明箔A成分中和炼钢厂生产的20％Cr-5％Al类型钢的参照箔B成分中铝含量的变化。
图4显示本发明箔的延伸特性和扩散退火后不进行轧制的箔的延伸特性。
Claims (13)
1、制造特别可用于汽车排气管中催化剂载体的高铝含量的铁素体不锈钢箔的方法，其中将铁素体不锈钢板的带材每个面上用两铝板冷铺，将获得的叠层板轧制并将该叠层板退火，以产生铝的扩散，其特征在于该铁素体不锈钢板成分如下：
0.005％＜C＜0.060％
10％＜Cr＜23％
0.1％＜Al＜3％
0.003％＜N＜0.030％
0.1％＜Mn＜2％
0.1％＜Si＜2％
比例在0.03-0.15％之间的稀土元素，将铁素体不锈钢板热轧和冷轧到厚度小于或等于1.5mm。该铁素体不锈钢板经受：
在600-1200℃之间温度的软化退火处理，
铺在两铝板之间，两铝板厚度之和在钢带厚度的0.03-0.32倍之间，以获得叠层板，
将该叠层板轧到厚度0.05-0.25mm之间，以形成箔，
在露点低于-30℃的控制氢气氛中箔的静态扩散退火处理和
总压缩比大于20％的箔的最终轧制，保证最终粗糙度Ra小于0.25μm。
2、权利要求1的方法，其特征在于它还包括在600-1200℃之间温度的连续最终软化退火处理。
3、权利要求1的方法，其特征在于该铁素体不锈钢带的铝含量和氮含量满足下面关系：Al％＞2×(N％)+0.030。
4、权利要求1的方法，其特征在于该钢板带材的元素钛、锆和铌含量之和满足下面关系：Ti％+(Zr％+Nb％)×(48/93)＜0.050％。
5、权利要求1-4的方法，其特征在于该钢板带材钢成分包含15-19％的铬。
6、权利要求1的方法，其特征在于该钢的成分还含小于1％的铜。
7、权利要求1的方法，其特征在于该钢的成分还含小于1％的镍。
8、权利要求1的方法，其特征在于该钢的成分还含小于0.5％的钼。
9、权利要求1-8的方法，其特征在于该钢带钢成分包含0.1-0.5％的铝。
10、权利要求1-9的方法，其特征在于连续最终软化退火在800-1000℃之间范围温度进行。
11、由权利要求1-10的方法获得的，特别可用于汽车排气管中催化剂载体的高铝含量铁素体不锈钢箔，其特征在于其成分包含4.5-10％的铝和具有粗糙度小于0.25μm的表面光洁度。
12、权利要求11的箔，其特征在于它具有粗糙度小于0.1μm的表面光洁度。
13、由权利要求1-10方法获得的，特别可用在电阻器领域的高铝含量铁素体不锈钢窄带，其特征在于它具有大于1.4μΩ·m的电阻率。
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